(57)【要約】【課題】飛しょう体を大型化することなく、また、外部装置の追加も必要のない、飛しょう体から目標までの距離を測定できる誘導装置、飛しょう体及び測距離方法を提供する。【解決手段】誘導装置は、パッシブ型のセンサであるパッシブセンサと、飛しょう体の位置及び姿勢角を検出する位置・姿勢検出部と、第１の時刻Ｔ１及び第２の時刻Ｔ２に入力したパッシブセンサの出力と位置・姿勢検出部が出力する飛しょう体の位置及び姿勢角とから算出した第１の時刻の第１の目視線角と第２の時刻の第２の目視線角と移動距離とに基づいて、第２の時刻の飛しょう体から目標までの距離を算出する目標測距部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標の飛しょう体に対する方向に関する情報を出力するパッシブ型のセンサであるパッシブセンサと、
前記飛しょう体の位置及び前記飛しょう体の姿勢角を検出する位置・姿勢検出部と、
第１の時刻及び第２の時刻に入力した前記方向に関する情報と前記姿勢角とから算出した前記第１の時刻の第１の目視線角α１及び前記第２の時刻の第２の目視線角α２と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻に入力した前記位置から算出した移動距離ＲＭとに基づいて、前記第２の時刻の前記飛しょう体から目標までの距離である目標距離Ｒ２を算出する目標測距部と、
を備える誘導装置。
【請求項２】
前記パッシブセンサが、光波画像センサである請求項１記載の誘導装置。
【請求項３】
前記目標測距部は、次の式
Ｒ２＝ＲＭ×ｓｉｎ（α１）／ｓｉｎ（α２−α１）
に基づいて前記目標距離を算出する請求項２記載の誘導装置。
【請求項４】
前記目標測距部は、
前記光波画像センサの画像出力の中心位置から目標位置までのピクセル数に基づいて前記第１の目視線角α１及び前記第２の目視線角α２を算出する請求項２記載の誘導装置。
【請求項５】
目標の飛しょう体に対する方向に関する情報を出力するパッシブ型のセンサであるパッシブセンサと、
前記飛しょう体の位置及び前記飛しょう体の姿勢角を検出する位置・姿勢検出部と、
第１の時刻及び第２の時刻に入力した前記方向に関する情報と前記姿勢角とから算出した前記第１の時刻の第１の目視線角α１及び前記第２の時刻の第２の目視線角α２と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻に入力した前記位置から算出した移動距離ＲＭとに基づいて、前記第２の時刻の前記飛しょう体から目標までの距離である目標距離Ｒ２を算出する目標測距部と、
前記目標距離に基づいて目標を判定する目標判定部と、
判定された前記目標の位置に基づいて誘導信号を生成する誘導制御部と、
前記誘導信号に基づいて操舵する操舵部と、
を備える飛しょう体。
【請求項６】
移動体に搭載されたパッシブ型のセンサであるパッシブセンサから第１の時刻及び第２の時刻に入力した方向に関する情報と前記移動体の位置及び前記移動体の姿勢角を検出する位置・姿勢検出部から入力した姿勢角とから算出した前記第１の時刻の第１の目視線角α１及び前記第２の時刻の第２の目視線角α２と、前記第１の時刻及び前記第２の時刻に入力した前記位置から算出した前記移動体の移動距離ＲＭとに基づいて、前記第２の時刻の前記移動体から目標までの距離である目標距離Ｒ２を算出する測距離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、誘導装置、飛しょう体及び測距離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体に搭載される誘導装置は、目標を検知し、誘導信号を算出して飛しょう体を目標に向かって誘導する。
【０００３】
誘導装置が飛しょう体を精度よく目標に誘導するには飛しょう体から目標までの距離が重要となる。具体的には、検知した物体を目標と判定してロックオンするとき、目標までの距離が得られていればおとり等を目標として誤検知する可能性を低くできる。また、正常にロックオンした後においても、目標までの距離が得られていれば適切な誘導則が選択できる。
【０００４】
従来の誘導装置においては、光波又は電波を利用したアクティブ方式又はセミアクティブ方式によって飛しょう体から目標までの距離を算出する。
【０００５】
しかし、アクティブ方式及びセミアクティブ方式は目標に対してビームを照射する装置が必要となる。従って、飛しょう体が大型化し、また、外部装置の追加が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１８０９９６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、飛しょう体を大型化することなく、また、外部装置の追加も必要のない、飛しょう体から目標までの距離を測定できる誘導装置、飛しょう体、及び測距離方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、目標の飛しょう体に対する方向に関する情報を出力するパッシブ型のセンサであるパッシブセンサと、飛しょう体の位置及び飛しょう体の姿勢角を検出する位置・姿勢検出部と、第１の時刻及び第２の時刻に入力した方向に関する情報と姿勢角とから算出した第１の時刻の第１の目視線角及び第２の時刻の第２の目視線角と、第１の時刻及び第２の時刻に入力した位置から算出した移動距離とに基づいて、第２の時刻の飛しょう体から目標までの距離である目標距離を算出する目標測距部と、を備える誘導装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】飛しょう体の構成を示す図である。
【図２】誘導装置の飛しょう体から目標までの測距離の概要を示す図である。
【図３】目標測距部の目標距離の算出方法を示す図である。
【図４】誘導装置の目標測距部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、誘導装置及び飛しょう体の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態の誘導装置は、目標の飛しょう体に対する方向に関する情報を出力するパッシブ型のセンサであるパッシブセンサと、飛しょう体の位置及び飛しょう体の姿勢角を検出する位置・姿勢検出部と、第１の時刻及び第２の時刻に入力した方向に関する情報と姿勢角とから算出した第１の時刻の第１の目視線角α１及び第２の時刻の第２の目視線角と、第１の時刻及び第２の時刻に入力した位置から算出した移動距離とに基づいて、第２の時刻の飛しょう体から目標までの距離である目標距離を算出する目標測距部と、を備える。
【００１２】
図１は、本実施形態の飛しょう体１０の構成を示す図である。図１に示すように、誘導信号を生成する誘導装置２０と、誘導信号に従って飛しょう体１０を操舵する操舵部３０と、を備える。
【００１３】
誘導装置２０は、目標の方向を観測する目標方向観測器１１０と、飛しょう体１０の位置及び姿勢を検出する位置・姿勢検出部１２０と、目標の方向と飛しょう体１０の姿勢から誘導信号を生成する誘導制御部１３０と、を備える。
【００１４】
目標方向観測器１１０は、パッシブ型の光波画像センサであるパッシブセンサ１１１と、パッシブセンサ１１１の画像出力と位置・姿勢検出部１２０の位置及び姿勢に関する検知信号とを入力し、飛しょう体１０から目標までの距離を算出する目標測距部１１２と、目標測距部１１２が出力する飛しょう体１０から目標までの距離に基づいて検知物体の中から目標を判定する目標判定部１１３と、を備える。
【００１５】
パッシブセンサ１１１はジンバルを介して飛しょう体１０に回動可能に係止される。ジンバルはパッシブセンサ１１１を目標が撮像画像の中心に来るように回動する。ジンバルの回転軸には回転角を検出する角度センサが設置され、この角度センサの検知信号が目標測距部１１２に出力される。
【００１６】
なお、パッシブセンサ１１１は、飛しょう体１０に回動不可能に固定されても良い。この場合、パッシブセンサ１１１は飛しょう体１０の進行方向の画像を撮像し、画像データから目標の画像内の位置を算出し、画像の中心位置から目標画像までのピクセル数を角度に変換して目標方向を算出し、目標測距部１１２に出力する。
【００１７】
１ピクセルあたりの角度はパッシブセンサ１１１の視界角と撮像画像のアジマス方向及びエレベーション方向のピクセル数とから予め算出する。この１ピクセルあたりの角度は誘導装置２０の記憶装置に予め格納される。
【００１８】
また、パッシブセンサ１１１は光波センサの他、電波シーカを用いることもできる。以下、光波センサを用いる例を説明する。
【００１９】
位置・姿勢検出部１２０は、飛しょう体１０の位置と姿勢角を検出する。飛しょう体１０の位置を検出するために、位置・姿勢検出部１２０は例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を備える。また、飛しょう体１０の姿勢角を検出するために、位置・姿勢検出部１２０は例えばレートセンサを備える。
【００２０】
図２は、誘導装置２０の飛しょう体１０から目標までの測距離の概要を示す図である。以下、パッシブセンサ１１１が飛しょう体１０に固定されている場合を例に説明する。
【００２１】
図２に示すように、パッシブセンサ１１１は単位時間毎に目標を撮像し、目標測距部１１２に方向に関する情報として出力する。
【００２２】
ここで、飛しょう体１０が目標に近づくにつれて、目標のエレベーション方向はアジマス方向（ＡＺ）の位置が変化する例を説明する。
【００２３】
なお、パッシブセンサ１１１は、エレベーション方向（ＥＬ）が変化する場合、方向変換処理を行なう。方向変換処理は飛しょう体１０の進行方向と目標Ｏを含む平面の方向を新たなエレベーション方向（ＥＬ）とし、エレベーション方向（ＥＬ）に直交する方向を新たなアジマス方向（ＡＺ）とする処理である。
【００２４】
位置・姿勢検出部１２０は、パッシブセンサ１１１が目標を撮像するタイミングに合わせて、単位時間毎に位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及びロール角（Φ）、ピッチ角（θ）、ヨー角（ψ）を測定し、目標測距部１１２に出力する。
【００２５】
目標測距部１１２は、時刻Ｔ１の位置と時刻Ｔ２の位置とから時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に進んだ移動距離ＲＭを算出する。
【００２６】
また、目標測距部１１２は、パッシブセンサ１１１が出力した目標の方向を位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及びロール角（Φ）、ピッチ角（θ）、ヨー角（ψ）によって補正し、飛しょう体１０に対する目視線角を算出する。目標測距部１１２は時刻Ｔ１における第１の目視線角α１と、時刻Ｔ２における第２の目視線角α２と、を算出する。
【００２７】
ここで、目視線角とは、時刻Ｔ１における飛しょう体１０の位置と時刻Ｔ２における飛しょう体１０の位置を結ぶ直線を基準線、飛しょう体１０と目標とを結ぶ直線を目視線とするとき、基準線と目視線とのなす角をいう。
【００２８】
目標測距部１１２は、移動距離ＲＭ、目視線角α１、及び目視線角α２から時刻Ｔ２における飛しょう体１０と目標との距離である目標距離Ｒ２を算出する。
【００２９】
図３は、目標測距部１１２の目標距離Ｒ２の算出方法を示す図である。図３に示すように、時刻Ｔ１における飛しょう体１０の位置と、時刻Ｔ２における飛しょう体１０の位置と、目標Ｏと、を結ぶと三角形ができる。
【００３０】
ここで、目標Ｏを挟む時刻Ｔ１における飛しょう体１０の位置と時刻Ｔ２における飛しょう体１０の位置との角度はα２−α１である。
【００３１】
正弦定理により次の（１）式が成り立つ。  
ｓｉｎ（α１）／Ｒ２＝ｓｉｎ（α２−α１）／ＲＭ  ・・・  （１）
この（１）式をＲ２について整理すると次の（２）式によって目標距離Ｒ２が得られる。
【００３２】
Ｒ２＝ＲＭ×ｓｉｎ（α１）／ｓｉｎ（α２−α１）  ・・・  （２）
目標測距部１１２はこの（２）式を用いて目標距離Ｒ２を算出する。  
なお、以上述べた例においては時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の二つの時刻を用いる例を示したが、三つ以上の時刻を用いてもよい。この場合、観測精度を上げることが可能となる。
【００３３】
ここでは、目標Ｏは移動しないものとして実現した例を示した。目標Ｏが移動する場合、目標測距部１１２は目標Ｏの移動を近似予測し、視差を補正した演算を行うことにより、移動する目標Ｏに対して測距する。
【００３４】
図４は、誘導装置１０の目標測距部１１２の動作を示すフローチャートである。図４に示すように、動作４０１において、目標測距部１１２はパッシブセンサ１１１から時刻Ｔ１の目標角β１を入力する。
【００３５】
動作４０２において、目標測距部１１２はパッシブセンサ１１１から時刻Ｔ２の目標角β２を入力する。
【００３６】
動作４０３において、目標測距部１１２は位置・姿勢検出部１２０から時刻Ｔ１の位置及び姿勢を入力する。
【００３７】
動作４０４において、目標測距部１１２は位置・姿勢検出部１２０から時刻Ｔ２の位置及び姿勢を入力する。
【００３８】
動作４０５において、目標測距部１１２は移動距離算出処理を行う。すなわち、目標測距部１１２は時刻Ｔ２における位置と時刻Ｔ１における位置とに基づいて移動距離ＲＭを算出する。
【００３９】
動作４０６において、目標測距部１１２は目視線角算出処理を行う。すなわち、目標測距部１１２は、目標角β１を時刻Ｔ１における姿勢角によって補正して補正角γ１を算出し、目標角β２を時刻Ｔ２における姿勢角によって補正して補正角γ２を算出する。さらに、目標測距部１１２は時刻Ｔ２における位置と時刻Ｔ１における位置とに基づいて基準線を算出し、この基準線と補正角γ１及び補正角γ２から目視線角α１及び目視線角α２を算出する。
【００４０】
動作４０７において、目標測距部１１２は目標距離ＲＭ、目視線角α１、及び目視線角α２から目標距離Ｒ２を上述の式（２）に従って算出し、目標判定部１１３に出力する。
【００４１】
以上述べたように、本実施形態の誘導装置２０は、パッシブ型のセンサであるパッシブセンサ１１１と、飛しょう体１０の位置及び姿勢角を検出する位置・姿勢検出部１２０と、第１の時刻Ｔ１及び第２の時刻Ｔ２に入力したパッシブセンサ１１１の出力と位置・姿勢検出部１２０が出力する飛しょう体１０の位置及び姿勢角とから算出した第１の時刻Ｔ１の第１の目視線角α１と第２の時刻Ｔ２の第２の目視線角α２と移動距離ＲＭとに基づいて、第２の時刻Ｔ２の飛しょう体１０から目標Ｏまでの距離を算出する目標測距部１１２と、を備える。
【００４２】
従って、飛しょう体を大型化することなく、また、外部装置の追加も必要なく、飛しょう体から目標までの距離を測定できるという効果がある。
【００４３】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１１１：パッシブセンサ
１１２：目標測距部
１２０：位置・姿勢検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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